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电流驱动电流检测电路

宣布时间:2019年03月12日 11:03    宣布者:eechina
要害词: 电流驱动 , 电流检测 , 电流源
作者:安森美半导体应用司理Jerry Steele

在此简介的基于运放的电流检测电路着实不新鲜,它的应用已有些年光,但很少有关于电路自己的议论辩说。在相关应用中它被非正式地命名为“电流驱动”电路,以是我们现在也这样说。让我们首先探讨其基本看法,它是一个运算镌汰年夜器MOSFET电流源(重视,假定您不介意基极电流会招致1%左右的误差,也能够或许应用双极晶体管) 。图1A显示了一个基本的运算镌汰年夜器电流源电路。把它垂直翻转,这样我们可在图1B中做高边电流检测,在图1C中重新绘制,来形貌我们将若何应用分流电压作为输入电压,图1D是事实的电路。

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A. 运放电流源                B. 垂直翻转        C. 用分流电压作为输入        D. 分流电阻成为输入电压源
图1. 此图形貌了从基本运算镌汰年夜器电流源转换为具有电流输入的高边电流检测镌汰年夜器。

图2显示了电路电源电压低于运算镌汰年夜器的特殊电源电压。在电压-电流转换中添加一个负载电阻,记着您现在有一个高阻抗输入,假定您想要最质朴的妄图,这样能够就好了。

基本电路

图2显示了实验高边电流检测的基本的完全的电路。须要推敲的细节有:
•        运放必须是轨对轨输入,或有一个网罗正供电轨的共模电压规模。零漂移运算镌汰年夜器可完成最小偏移量。但请记着,纵然应用零漂移轨对轨运放,在较高的共模规模内运转通常倒霉于完成最低偏移。
•        MOSFET漏极处的输入节点由于正电压的摆动而遭到限制,其幅度小于分流电源轨或小于共模电压。增添增益缓冲器可以降低该节点处电压摆幅的请求。
•        该电路在去世区短路时不具有低边检测或电流检测所需的零伏特共模电压才干。在图2的电路中,最年夜共模电压即是运算镌汰年夜器的最年夜特殊电源电压。
•        该电路是单向的,只能丈量一个偏向的电流
•        增益精度是RIN和RGAIN公差的直接函数。异常高的增益精度是能够的。
•        共模榨取比(CMRR)浅易由镌汰年夜器的共模榨取才干决议。MOSFET也对CMRR有影响,泄电的或其他劣质的MOSFET可降低CMRR。

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图2. 最质朴的措施是应用电源电压特殊值内的运算镌汰年夜器。这被装备为增益50。增益经由历程RGAIN/RIN设定。

性能优化

一个完全缓冲的输入总是比图2的高阻抗输入要无邪许多,而且在缓冲器中供应2的稍微增益,可降低第一级和MOSFET的静态规模请求。

在图3中,我们还添加了支持双向电流检测的电路。这里的看法是应用电流源电路(还记得图1A吗?)与U1非逆变输入的输入电阻(RIN 2)一起,即是RIN(在这类情形下为RIN 1)。然后这个电阻器发生一个抵消输入的压降,以顺应须要的双向输入摆动。从REF引脚到一切电路输入的增益基于RGAIN/ROS的关系,使得REF输入可以被装备为供应单元增益,而不推敲经由历程RGAIN/RIN设置的增益(只需RIN 1和RIN 2是类似的值),从而像传统的差分镌汰年夜器参考输入:

VREFOUT = VREF * (RGAIN/ROS) * ABUFFER
(其中ABUFFER是缓冲增益)

重视,在一切后续电路中,双向电路是可选的,关于单向电路可以省略。

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图3. 此版本增添了缓冲输入和双向检测才干。它供应了一个参考输入,纵然在RIN 1和RIN 2值所一定的不合增益设置下,它也总是以单元增益运转。

在高共模电压下应用

经由历程浮动电路和运用具有足够特殊电压的MOSFET,电流驱动电路简直可在任何共模电压下应用,电路的使命电压高达数百伏特曾经成为一个很是有数和盛行的应用。电路能到达的特殊电压是由所应用的MOSFET的特殊电压决议的。

浮动电路网罗在镌汰年夜器两头增添齐纳二极管Z1,并为它供应接地的偏置电流源。齐纳偏压可像电阻一样质朴,但本文作者喜欢电流镜手艺,由于它前进了电路遭受负载电压变换的才干。在这样做时,我们已培植了一个运放的电源“窗口”,在负载电压浮动。

此外一个二极管D1已涌现在高压版本中。这个二极管是须要的,由于一个接地的短路电路最后在负载处会把非逆变输入拉至足够负(与镌汰年夜器负供电轨相比),这将破损镌汰年夜器。二极管限制这类情形以掩护镌汰年夜器。

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图4. 高压电路“浮动”运放,其齐纳电源在负载电压轨

该电路其它不为人知的应用

我不愿定能否有人应用电流检测MOSFET。在几年前的一些实验室研究中,我确信,一旦校准,MOSFET电流检测是异常准确和线性的,但它们有约400 ppm的温度系数。虽然云云,最好的电路结构迫使检测电极在与MOSFET的源电压类似的电压下使命,同时输入部门电流。图5显示了若何应用电流驱动电路来实验。

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图5. MOSFET检测FET电路

最后,欲经由历程该电路取得特殊兴趣,并演示它若何用于“比率”电流,请参阅:
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